仪表选用的有关事项

　　选择仪表时应遵循以下两条原则。①选择有关部门或企业的最合适仪表，以便执行特定要求的测量；②购买新的仪表时，除考虑完成特定的测量外，还应同时考虑扩展所属工作部门或企业的测量能力。无论使用现有的仪表还是购买新的仪表，选择的基本准则是一样的。

　　选择仪器、仪表时，应考虑仪器、仪表的品质指标，包括使用的仪表应具有多高的准确度级别，量程是多大，示值稳定性如何，输出－输人特性如何等，除此以外还要考虑测量结果如何显示，仪表的抗干扰能力如何等因素。

　　（1）精度等级的选择 在正常使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。在工业测量中，为了便于表示仪表的质量，通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。仪表准确度习惯上称精度，准确度等级习惯上称精度等级。

　　精度等级是说明仪表的测量精确度的指标。按照国家统一规定的允许误差大小可将仪表的精确度划分为若干等级。所谓允许误差，是指仪表在规定的正常情况下允许的相对百分误差（即归算误差）的最大值，即

　　仪表的精度等级就是将该仪表的允许误差的“±”号及“%”号去掉后的数值。例如，某压力表的允许误差为±1.0%，则该压力表的精度等级即为1.0级。

　　精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。仪表的精度等级已经系列化，我国工业仪表一般划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级，并标注在仪表刻度标尺或铭牌上。在工业生产现场使用的检测仪表大都是0.5级以下的。在选择仪表的精度等级时，应根据实际需要，不能片面追求高精度，以免造成浪费。

　　按照国家标准的规定，在正常工作条件下使用仪表时，仪表的实际误差应小于或等于该表精度等级（在仪表标度盘上注明）所允许的误差范围。

　　（2）量程的选择 示值范围又称量程，即仪表所能指示的被测量值的上限值与下限值之差。示值范围应根据被测参数的大小来选择，其上限值应当高于被测参数的最大可能值；为了保证测量的精确度，所测参数的数值不能太接近于仪表示值范围的下限值，一般以不低于仪表全量程的1/3为宜。仪表示值范围的数值也已标准化、系列化，一般可在相应的产品目录中查到。

　　（3）示值稳定性的选择 示值稳定性又称示值变差，它指的是在外界条件不变的情况下，对同一个被测数值进行重复测量时，仪表指示值的最大变化范围。示值稳定性反映了仪表的可靠程度。对于含有弹性元件的仪表，造成示值不稳定的重要原因是存在迟滞现象，因此示值变差的大小通常也采用下式来计算，并要求计算所得的百分数不得超过仪表的允许误差。

　　式中 △t——迟滞（滞后）；

　   　Amax——输出值在正反行程间的最大差值；

　     　yF.s——满量程输出。

　　此外，当仪表在温度波动较大的环境中或长时间地连续工作时，还应考虑其温度稳定性和长时间工作稳定性（零点漂移）。

　　（4）输出－输人特性 当被测参数处于稳定状态时，应当考虑仪表的线性度、灵敏度、分辨率等静态特性。当测量快速变化的参数时，则应考虑仪表的动态特性。常用的两个动态品质指标是时间常数（或响应时间）和滞后时间。例如，在采用热电偶的测温系统中，由于带有保护套管的热电偶存在热惯性，从而表现为具有长达几十秒的时间常数；又如，在工业气体分析中，被分析气体往往先要流经取样装置才能进人传感器，从而需要一段时间，这就是滞后时间。显然，由于滞后时间和时间常数的存在，将会给测量结果带来更大的动态误差。

　　测量仪表的输人特性很重要，因为接人被测电路后可能会产生不希望见到的影响，如电压表的内阻不够大或电流表的内阻不够小，将其接入被测电路后将会使原电路的工作状态发生变化。测量交流电量时，仪表的输入阻抗不够高（包括随频率而变）同样会造成这种影响。为了满足特定的测量要求，被测信号常常经信号调节电路变换后接测量仪表。

　　（5）显示的选择 测量结果可以有两种显示方式，即模拟显示或数字显示。有一些仪器可同时以模拟和数字两种方式进行显示。

　　①模拟显示。模拟显示又可分为模拟指示显示和模拟图示显示。模拟指示显示由标度尺和指示标度尺读数位置的指针（或光标）实现，模拟图示显示由记录笔在纸上记录实现。

　　模拟显示的主要优点是，操作人员在相同时间内能获得比数字显示多得多的信息。比如，用图形说明一个量随另一量的变化比用数字形式说明同一函数关系要丰富得多。不过，模拟显示也有不足之处。比如，操作人员对模拟仪表刻度的分辨能力有限，采取措施后也很少高于0.1mm；另一问题为视差，即操作人员若处在不正确的位置上读数，不是垂直向下看指针和刻度，而是构成一视角，这样就会产生读数误差。

　　②数字显示。这种显示方式以离散的数字显示被测量，因而消除了视差和某些宀为误差。通常，以数字显示的仪表准确度比模拟仪表的准确度高，其测量的自动化程度也比模拟仪表高。不过，它测得的是某一瞬时或某一时间间隔上的被测量的离散值。虽然数字显示仪表的成本不断下降，但完全代替模拟显示仪表还不大可能。

　　就目前情况而言，用户所关心的往往是显示器的尺寸、工作条件下的清晰度、显示器的功耗和驱动电路等情况。

　　（6）频率影响特性的选择 频率影响主要表现在频率响应带宽和响应时间两个方面。

　　①带宽。仪表的使用频率范围通常称为带宽。带宽用其使用频率范围表示。例如，从直流DC到lOMHz；从50Hz到10kHz。在这两个极限频率之间，响应的下降幅度要在规定的百分数之内，如30%或20%。

　　②响应时间。响应时间指仪表从输入端测量电压开始至建立稳定正确的测试结果所需的时间。对于自动量程和自动极性的数字电压表而言，响应时间通常包括量程和极性转换所需的时间。

　　（7）抗干扰能力 测量结果实际上是有用信号和无用信号（或干扰信号）之和。干扰的存在，轻者影响测量的准确度；重者可能使系统工作失常。因此，必须尽量减小或消除这种影响。就一般情况而言，周围环境、元件不纯、无关电路和电磁场的无用信号进入测量系统等都是产生干扰的主要原因。

　　（8）环境的因素 在选择测量仪表时，还需考虑以下四点。

　　①要求仪表在什么样的温度、湿度、线路电压变化范围内工作，这些因素怎样影响误差。

　　②仪表是否受机械冲击或振动的影响；如果是的话，基频为多少。

　　③是否有大小、尺寸限制。

　　④如果仪表是固定安装的，是否便于维护。

　　（9）操作的要求

　　①是否要求遥控。

　　②是否要求自动或程序动作。

　　③多功能操作是否有利。

　　④操作人员疲劳会不会引起读数的误差。

　　⑤要求什么样的电源。

　　（1O）仪表的可靠性及维修 在考虑了上述几方面的因素，还要特别注意以下五点。

　　①仪表规定的使用寿命为多长，保修期多长。

　　②发生故障的后果如何，将如何处理。

　　③是否要求双份或各用仪表。

　　④是否要求专门的各仵和维护设备。

　　⑤仪表是否有限值检测或报警器件。如果有的话，是否必须使用“失效保险”布置。

　　实际上，对于一种特定的应用，不大可能以上述全部检验项目来选择所要求的仪表规格。因此，有时不得不采用折中方案，选用现有的或者能买到的仪表。

　　购买一台新的仪表，重要的是确保购买到的仪表“洽到好处”。对固定安装的仪表来说，这点尤为重要。如果仪表是在实验室里使用，则可购买比实际需要的性能更好一些的仪表，因为实验室的测量要求较高，并会随时改变。不过，需要指出的是注意不要购买比实际需要的规格高很多的仪表，以免造成不必要的设各资金支出。

　　下面八项是增加仪表费用支出的因素：①减少误差；②增加读数的速度；③增加灵敏度；④改善稳定性；⑤隔离/保护（电池组工作除外）的改进；⑥增加输入/输出特性：⑦工作条件的扩展；⑧增加程控能力。因此，购买前要明确这些要求。为了选择“最合适的仪表”，有必要先研究－下制造厂的有关产品的使用说明书。